(57)【要約】【課題】新製品の導入、設備変更や条件変更の際に対応が容易な標準化されたバッチプラントの制御システムの設計方法を提供することにある。【解決手段】バッチプラントの単位操作を基本単位操作に細分化し、基本単位操作における種々のパターンを集約し、想定し得るパターンを包含し、標準化された基本単位操作を構築し、標準化された基本単位操作に対応する制御システムのフロー図を作製し、この制御システムのフロー図を基にシーケンスフローチャートを作製し、プログラミングすることを特徴とする。【選択図】なし【特許請求の範囲】
【請求項１】
バッチプラントの単位操作を基本単位操作に細分化し、基本単位操作における種々のパターンを集約し、想定し得るパターンを包含し、標準化された基本単位操作を構築し、標準化された基本単位操作に対応する制御システムのフロー図を作製し、この制御システムのフロー図を基にシーケンスフローチャートを作製し、プログラミングすることを特徴とするバッチプラントの制御システムの設計方法。
【発明の詳細な説明】
【技術分野】
【０００１】
本発明は、バッチプラントの制御システムの設計方法に関する。詳しくは、新製品の導入および設備変更や条件変更の際に対応が容易な標準化されたバッチプラントの制御システムの設計方法に関する。
【背景技術】
【０００２】
バッチプラントでは、少量多品目にわたる高機能・高付加価値製品を、切替え生産していることが多く、バッチプラントは、全体として設備を有効に活用し、あらゆるプロセスに対応するマルチプラント化している。
このようなバッチプラントでは、新製品の導入および設備変更や条件変更等への柔軟な対応が求められ、制御システムの設計、変更等についても同様に柔軟で迅速な対応が求められている。
【０００３】
しかしながら、従来のバッチプラントの制御システムは、製品に従属し、タグ名も固有のものになっており、汎用性がないものになっている。従って、新製品の導入および設備変更や条件変更時の制御システムの設計は、大きな変更を伴い、多大な労力と時間を要している。
近年、単位操作について制御システムを設計し、それを使用することが開示されている（非特許文献１および非特許文献２参照。）が、具体的には基本単位操作の種々のパターンについてそれぞれ制御システムを設計し、作製した数多くのパターンの中に同じ操作があればそれを利用するものであって、想定し得るパターンを包含し、標準化された基本単位操作についてのものではなく、複雑なマルチプラント化されたバッチプラントに十分に対応できるものではなく、更なる改良が望まれている。
【非特許文献１】「計装」１９９７年、第２０巻、第９号、第４５〜５０頁
【非特許文献２】「計装」２００１年、第４４巻、第９号、第１８〜２１頁
【発明の開示】
【発明が解決しようとする課題】
【０００４】
本発明の目的は、新製品の導入、設備変更や条件変更の際に対応が容易な標準化されたバッチプラントの制御システムの設計方法を提供することにある。
【課題を解決するための手段】
【０００５】
本発明者らはかかる課題を解決するために、マルチプラント化されたバッチプラントの制御システムの設計方法について鋭意検討した結果、バッチプラントの単位操作を基本単位操作に細分化し、基本単位操作の種々のパターンを集約し、想定し得るパターンを包含し、標準化された基本単位操作を構築し、それに対応する制御システムのフロー図を作製することによって、初めの負担は大きいが、その後の新製品の導入、設備変更や条件変更等への制御システムの対応が、容易かつ迅速にできることを見出し、本発明に至った。
すなわち本発明は、バッチプラントの単位操作を基本単位操作に細分化し、基本単位操作における種々のパターンを集約し、想定し得るパターンを包含し、標準化された基本単位操作を構築し、標準化された基本単位操作に対応する制御システムのフロー図を作製し、この制御システムのフロー図を基にシーケンスフローチャートを作製し、プログラミングすることを特徴とするバッチプラントの制御システムの設計方法である。
【発明の効果】
【０００６】
本発明の方法によって、バッチプラントの制御システムを一度設計しておけば、バッチプラントの新設、既設のバッチプラントへの新製品の導入および設備変更や条件変更の際に、制御システムの設計が容易かつ迅速に行うことができる。
【発明を実施するための最良の形態】
【０００７】
バッチプラントにおけるいわゆる単位操作として、反応、洗浄、蒸留、濾過、乾燥、粉砕等が挙げられるが、これらは、例えば、反応の場合、主原料の計量、仕込み、攪拌、副原料の滴下、温度調節、熟成、静置、反応液の移送等の基本単位操作から構成される。洗浄の場合も、仕込み、攪拌、静置、分液、移送等の基本単位操作から構成される。また蒸留の場合も、仕込み、還流、温度調節、移送等の基本単位操作から構成される。本発明における基本単位操作は、いわゆる単位操作を後述する標準化が可能なレベルに細分化した操作である。
【０００８】
更に基本単位操作も一様ではなく、種々のパターンがある。例えば、仕込みの場合、反応槽への仕込み、濾過器への仕込み、単純に規定量を入れる仕込み、所定のｐＨになるように液を注入するｐＨ調整のための仕込み、流量計を介して定量的に入れる仕込み、連続して入れる仕込み、分割仕込みなどのパターンがある。これらのパターンは設備や操作条件等と関連して非常に多くのパターンが考えられる。
【０００９】
本発明においては、これらのパターンを既存の制御システムを参考にしながら、既存の制御システムにないものも含めて十分に洗い出す。次に洗い出した基本単位操作における種々のパターンを集約する。種々のパターンは、実際には全てがあるわけではなく、通常、各基本単位操作は数種類のパターンに集約することができる。
【００１０】
次にこれらを基に基本単位操作を標準化する。すなわち、集約したパターンを包含し、バッチプラントで想定し得る理想的な基本単位操作を構築する。この標準化された基本単位操作には将来的に付加されるであろうパターンも包含されている。なお、既設の設備を利用する場合、理屈に合わない設備は改造し、実在しない計装設備は将来取付けるのが好ましい。
これら基本単位操作のパターンの集約、標準化を、全ての基本単位操作について実施する。バッチプラントは、通常、仕込み、濃縮、濾過、乾燥、温度調節、真空操作、滴下、攪拌、循環、静置、置換、気密等の約２０種の標準化された基本単位操作の組み合わせによって表現することが可能である。
【００１１】
この標準化された基本単位操作に対応する制御システムのフロー図を作製する。これには汎用的なタグ名を付け、それに対応した実際に使用する計装設備のタグ名を割り付けする。
【００１２】
次に、それぞれの作製した制御システムのフロー図を基に、定法に従ってシーケンスフローチャートを作製する。更に作製したシーケンスフローチャートに基づいてプログラミングを行う。プログラミングは既存のツールを用いて行われる。
【００１３】
このようにして作製した約２０種類の標準化された基本単位操作を組み合わせて標準化されたバッチプラントの全制御システムを構築する。一度構築しておくことによって、どの製品やプロセスにも転用や共有が可能で、新規バッチプラントの制御システムの設計および既設のバッチプラントへの新製品の導入および設備変更や条件変更の際に、制御システムの設計が容易かつ迅速に行うことができる。具体的には従来に比べて１/５〜１/１０程度の工数で実施可能である。
なお、標準化された基本単位操作に含まれるが、実際の制御システムには無い計装設備または使用しない計装設備等については、プログラミングの際にスキップ処理される。
【００１４】
以下、基本単位操作が「仕込み」の例について説明する。
図１は、あるバッチプラントにおける仕込みラインの実例を示す。互いに関連が深い９系列の仕込み流量計をまとめているが、仕込み元や行き先が複雑に入り組んでいる。反応槽への仕込みは溶媒の種類に応じてラインや操作方法が異なっている。計装設備についても１つの仕込みライン毎に設置個数が異なっている。流量計の型式などによっても制御が異なっている。
【００１５】
この仕込み操作を設備制約上の項目、操作条件上の項目でパターン解析した結果を表１および表２に示す。設備の組み合わせパターンは約９０万、操作条件の組み合わせが５０通りあり、掛け算すると約４,５００万通り存在する。実際は、これら全てがある訳ではなく、表３に示す「仕込み」のように６通りに集約される。しかし、計装設備の追加や用途の変更、また、流量計の型式変更などの４Ｍ変更により、容易にそのパターンが増えることを表１は示している。従って、少なくともこれら数千万通りのパターンは、この集約された６通りの中に予め想定しておく。
【００１６】
【表１】
2005135056.tif 000002
【００１７】
【表２】
2005135056.tif 000003
【００１８】
【表３】
2005135056.tif 000004
【００１９】
次にこれらを基に「仕込み」の基本単位操作を標準化する。これら集約したパターンを包含し、想定し得る理想的な基本単位操作を構築する。この標準化された基本単位操作に対応する制御システムのフロー図を作製する。これに汎用的なタグ名を付け、それに対応した実際の設備のタグ名を割り付けする。
「仕込み」の標準化された制御システムのフロー図の作製例を図２に示す。実際の設備の場合に、実在しない（計装設備が存在しない）タグ名や、設備の型式が異なるものでも割り付け可能な形式にまとめている。このフロー図で実際のバッチプラントの全ての「仕込み」について、表現できる。
次にこの標準化された制御システムのフロー図を基に、定法に従ってシーケンスフローチャートを作製する。「仕込み」についてのシーケンスフローチャートの例の一部分を図３に示す。このシーケンスフローチャートに基づいて既存ノツールを用いてプログラミングを行う。
【００２０】
「仕込み」と同様にして作製された「濃縮」の基本単位操作についての標準化された制御システムのフロー図の例を図４に示す。このフロー図で実際のバッチプラントの全ての「濃縮」について、表現できる。この「濃縮」についても同様にシーケンスフローチャートの作製およびプログラミングを行う。
【００２１】
合計、約２０種の基本単位操作について、同様に標準化された制御システムのフロー図を作製し、それらを組み合わせて標準化されたバッチプラントの設備、制御システムを構築する。
【図面の簡単な説明】
【００２２】
【図１】バッチプラントにおける仕込みラインの実例を示す図である。
【図２】「仕込み」の標準化された制御システムのフロー図の例を示す図である。
【図３】「仕込み」のシーケンスフローチャートの例の一部分を示す図である。
【図４】「濃縮」の標準化された制御システムのフロー図の例を示す図である。
【図１】
2005135056.tif 000005
【図２】
2005135056.tif 000006
【図３】
2005135056.tif 000007
【図４】
2005135056.tif 000008